安瓿注射液质量视觉检测系统研究

摘要

医药产业是一个多科学先进技术和手段高度融合的高科技产业群体，涉及国民健康、社会稳定和经济发展。安瓿注射液是我国医药产业的五大主要针剂之一，在临床上具有非常重要的地位。由于受生产环境、生产工艺等影响，安瓿注射液中可能混入可见异物，安瓿瓶瓶身可能存在裂纹，这些都会影响产品质量。国内大部分制药企业都通过人工暗室灯检来保证产品质量，但是人工灯检方式效率低下、精度不高，越来越难以满足现代化生产的要求。引进国外安瓿注射液质量视觉检测设备不仅价格十分昂贵、维护费用不菲，并与我国药液检测标准不符。因此研究安瓿注射液质量视觉检测系统具有十分重要的理论意义和应用价值。
　　在国家自然科学基金和国家科技支撑计划子课题的依托下，本文展开了安瓿注射液质量视觉检测系统的研究，论文的主要工作如下:
　　1.论文首先介绍了课题的研究背景和意义，概述机器视觉技术的构成与发展应用，分析了国内外安瓿注射液视觉检测技术的研究现状。
　　2.参照人工检测流程，吸纳国内外检测设备设计思路。提出了安瓿注射液质量视觉检测系统的整体设计方案，详细介绍了视觉成像系统、电气控制系统以及次品分拣机构的设计与实现。
　　3.针对瓶身裂纹的特点，研究并实现了一种基于多边缘点拟合定位的瓶身裂纹检测方法。选取了合适的图像滤波算法与图像分割算法，通过Robert算子进行边缘提取后，采用多边缘点拟合方式定位瓶身中轴线，确定目标区域后，判断非零像素点面积来检测瓶身裂纹。
　　4.在分析常用可见异物的视觉检测方法的基础上，提出了一种背景建模与帧差法相结合的可见异物检测方法，采用OTSU法确定最佳阈值，针对运动点与背景点进行不同的背景模型更新机制，有效的排除了噪声和瓶身上各种痕迹的干扰，准确检测出安瓿注射液中的可见异物。
　　5.开发了安瓿注射液质量视觉检测软件系统，阐述了系统中各功能模块的设计与开发实现，通过上位机IPC与下位机PLC的配合，实现了正次品的准确分拣。该软件提供了良好的人机交互功能，并且能达到自动化生产的高速性、准确性要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 机器视觉技术概述

1．2．1 机器视觉的定义

1．2．2 机器视觉系统构成

1．2．3 机器视觉技术的应用

1．3 安瓿注射液视觉检测研究现状

1．3．1 国内外检测设备研发现状

1．3．2 国内外检测技术研究现状

1．4 论文主要研究内容与结构

第2章 安瓿注射液质量视觉检测系统设计

2．1 系统总体设计

2．2 视觉成像系统设计

2．2．1 光源分类与照明选择

2．2．2 光学镜头的选择

2．2．3 工业相机的选择

2．3 电气控制系统设计

2．3．1 电气结构设计

2．3．2 跟踪拍照电气设计

2．4 次品分拣机构设计

2．5 本章小结

第3章 安瓿注射液瓶身裂纹检测方法

3．1 图像滤波

3．1．1 邻域平均法

3．1．2 中值滤波法

3．1．3 自适应平滑滤波

3．2 图像分割

3．2．1 直方图阈值的双峰法

3．2．2 迭代法

3．2．3 大律法

3．3 安瓿注射液瓶身裂纹检测

3．3．1 安瓿注射液瓶身图像的特点

3．3．2 安瓿注射液瓶身裂纹检测流程

3．3．3 多边缘点拟合法定位瓶身中轴线

3．4 实验结果分析

3．5 本章小结

第4章 安瓿注射液可见异物检测方法

4．1 光流法

4．2 帧差法

4．3 背景建模法

4．4 帧差法与背景建模法结合的可见异物检测方法

4．4．1 最大类间方差阈值分割(OTSU)

4．4．2 背景模型的建立与更新

4．5 实验结果分析

4．6 本章小结

第5章 安瓿注射液质量视觉检测系统软件开发

5．1 软件开发平台及运行环境

5．1．1 开发平台

5．1．2 运行环境

5．2 软件功能结构设计

5．2．1 软件的设计目标

5．2．2 软件的界面设计

5．3 检测系统软件的关键技术

5．3．1 多线程技术

5．3．2 旋转移位器

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间的研究成果

附录B 攻读学位期间参与的科研项目